海绵化改造小区调蓄池优化布局及其雨水径流控制效果——以浙江省嘉兴市烟波苑小区为例

[目的]在海绵城市建设背景下,从建筑小区尺度探究调蓄池布局对雨水径流的控制和利用,为平原河网区域城市旧城海绵化改造,增强排水防涝能力,提高雨水利用效率提供技术依据。[方法]以浙江省嘉兴市典型老旧小区烟波苑海绵化改造工程为例,基于暴雨管理模型(SWMM)软件建立排水系统数学模型,通过分析研究区不同降雨重现期和积水节点之间关系,探究最佳的积水节点控制数目;在此基础上,输入设计雨水控制条件探索调蓄池合理布局方案。[结果]①在5～15 a重现期内,研究区积水节点数量分布出现稳定期,并于9 a重现期时积水节点控制数量达到最佳;②模拟容积在20～100 m~3之间的调蓄池比例达84%,达到实际建设标准;③采用合适的"低影响开发(LID)+调蓄池"方案后,研究区雨水径流控制效果提升明显,其中径流峰值削减率达40%以上,外排径流系数降低0.2左右,杂用水供给率最高可达146.3%。[结论]老旧城区在进行海绵化改造时,应当重视调蓄池的合理布局与利用,以构建灰绿结合的径流控制系统,实现高效的雨水管理。     

海绵城市建设的雨水径流控制效果评估——以济南市兴隆试点区为例

为了对海绵城市的建设措施运行效果进行评估,以济南市兴隆试点区域为主要研究对象,利用SWMM雨洪管理模型,分析了研究区域海绵城市建设前后雨水径流的变化情况.研究发现:海绵城市的建设能够控制雨水径流量、改善地表径流水质;海绵城市建设后,重现期为1～10 a的2 h短历时降雨事件中,研究区域场径流总量控制率提升了41.7～4...     

填料及降雨特征对雨水花园削减径流及实现海绵城市建设目标的影响

为了应对城市化对区域水环境的不利影响,我国各地都在积极倡导城市低影响开发(LID),鼓励建设海绵城市。城市雨水花园是目前国际上广泛推崇的一项措施,通过对雨洪的拦蓄,增加入渗,削减污染物的输出。为了研究填充介质以及降雨特征对雨水花园效果的影响,以砂、土分层以及均质黄土2种不同填料雨水花园2a的监测数据,研究了花园对雨水径流总量和洪峰的削减效果,并分析了雨水花园在海绵城市建设中的积极作用。结果表明:在2a监测期内,分层填料雨水花园对14场降雨的水量的削减范围为12.0%~85.9%,平均为44.3%;对径流峰值削减范围为11.2%~93.3%,平均为55.8%;均质黄土填料的花园水量削减范围为9.8%~79.8%,平均39.2%;峰值削减范围为20.3%~89.8%,平均50.5%,分层填料雨水花园对峰值和水量削减均都高于均质黄土填料雨水花园。2个雨水花园的水量削减均与降雨量呈负相关关系,对中小型降雨的水量削减效果更为显著。西安市年内降雨多以中、小型降雨为主,两者之和占总降雨量的69.8%。如果以目前研究区海绵城市建设目标中年径流总量消减80%为控制目标,分层雨水花园和均质雨水花园对小雨的海绵城市完成率分别为98.5%和92.5%;对于中雨,分层和均质填料雨水花园的海绵城市完成率分别为69.0%和62.3%。研究还发现,雨水花园对雨水径流的削减能力与降雨前期的干旱天数呈正相关关系;鉴于研究区——西安雨热同期,雨水花园内土壤水分疏干较快,且降雨间隔天数平均4.25d,此类气候特点有利于雨水花园在该地区高效运行。     

城市海绵小区雨水利用的效益分析——以固原市海绵小区建设为例

[目的]对城市海绵小区雨水利用措施的经济、环境及社会效益进行识别计算并与其成本进行对比分析,为海绵小区建设评估提供参考。[方法]以第二批试点宁夏回族自治区固原市西南新区6个海绵小区为研究对象,采用水量平衡法、替代工程法、影子工程法、市场价值法、碳税法、造林成本法等,对海绵小区产生的雨水资源利用、固碳释氧、降噪、调蓄径流、文化教育等3大类共10项效益进行定量计算并采用效益费用比进行静态和动态成本效益分析。[结果]固原市西南新区6个海绵小区的总效益为2.91×10~5元/a,其中雨水花园的效益为1.03×10~5元/a,下沉式绿地的效益为7.99×10~4元/a,植草沟的效益为6.15×10~4元/a,经济、环境和社会效益比例分别为22.84%,76.89%和0.27%。[结论]海绵小区雨水利用有较好的投资效益,固原市海绵小区的建设产生了良好的经济、环境和社会效益,值得进一步研究推广。     

生态赤字影响因素的定量分析及其动态预测研究--以江苏省为例

以江苏省为例,选取表征社会经济发展的重要指标建立社会经济系统指标体系,在对江苏省1985-2009年生态赤字时间序列计算分析的基础上,综合运用STIRPAT模型、变量投影重要性指数(VIP)和偏最小二乘(PLS)方法构建了江苏省生态赤字动态预测模型,对江苏省"十二五"规划期间生态赤字的发展情况进行了动态预测。结果表明,"十二五"规划期间,江苏省总生态赤字将从2009年的1.156 1×108 hm2上升至2015年的1.418 4×108 hm2,呈整体上升趋势,人均生态赤字从2009年的1.496 7hm2上升至2015年的1.768 8hm2,高于全球平均水平(0.400 0hm2),且江苏省不存在生态赤字EKC曲线的有关假说;根据VIP值得出"十二五"规划期间江苏省生态赤字持续增加的重要驱动因素,且按其影响的重要性排序依次为:二三产业产值占总产值比重>农作物总播种面积>人均GDP>普通高等学校师生比>卫生机构床位数>货运周转量>总人口数。最后就如何实现江苏省"十二五"规划目标提出相关政策建议。     

干旱区城市化对城市内河水质的影响研究——以吐曼河为例

随着城市社会经济的迅速发展，工业主导的城市化过程带来了许多城市生态环境问题，引起了城市内河水质的恶化。采用1996～2000年喀什市吐曼河水质观测数据、1990年与1999年卫星遥感图像和城市发展中有关的社会经济统计数据与土地利用资料，在3S技术的支持下，运用地表水污染综合指数法，对吐曼河水质进行评价，定量与定性相结合分析了干旱区城市化对城市内河水质的影响。结果表明：大气中的总悬浮颗粒是导致吐曼河水质严重污染的主要原因。此外，城市化所带来得人口增加、工业化与土地利用方式的改变也一定程度的影响了吐曼河的水质。     

利用弹性网对PLS佐证分析城市水生态足迹及驱动因素——以贵阳市为例

[目的]在分析贵阳市水生态足迹时间序列的基础上,探讨影响贵阳市水生态足迹的驱动因素,评估其水资源可持续利用程度,为水资源的合理利用提供决策参考。[方法]利用水生态足迹理论,计算出2002—2016年贵阳市水生态足迹,水资源承载力和水资源可持续利用指数。再根据环境压力模型STIRPAT建模,并运用偏最小二乘法(PLS)回归对模型进行分析,再利用弹性网回归对PLS进行佐证,分析出影响城市水生态足迹的几个驱动因素。[结果](1)2002—2016年贵阳市水生态足迹呈波动式上升趋势,水生态承载力总体上呈波动下降趋势。水资源可持续利用指数在研究时段内都低于1,表明整个城市用水处于不安全状态。(2)STIRPAT模型进行最小二乘法(LS)回归分析,结果表明模型中4个驱动因素存在多重共线性。(3)采用PLS回归对STIRPAT模型进行修正,消除驱动因素之间的共线性,但VIP只筛选出人均GDP的二次项、人口两个有意义的驱动因素。(4)根据弹性网回归对STIRPAT进行分析,人口,人均GDP,第一二产业占总产业比值,城市化率都对贵阳市水生态足迹产生影响。第一二产业占总产业比值和城市化率都与贵阳市的水生态足迹间存在环境EKC假说。[结论]贵阳市在发展经济与推动快速城市化的过程中,必须降低水生态足迹,才是实现水资源可持续利用的关键。     

基于野外实测Vis-NIR光谱的土壤肥力估算研究——以湟水流域为例

为探讨野外实测光谱数据对土壤肥力的估算能力,采集青海省湟水流域表层0～20 cm土壤样品220份,同步测量其采样位置的野外实测光谱数据,实验室对土壤养分、机械组成含量以及pH值进行分析。基于上述数据,对野外实测光谱反射率进行多元散射校正(Multiplicative scatter correction,MSC)、SG-一阶导数变换(SG-First Derivative,SG-1st)预处理,采用稳定性竞争自适应重加权采样法(stability competitive adaptive reweighted sampling,SCARS)提取不同土壤养分、机械组成含量以及pH值的特征波段,以偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)模型对土壤全碳(TC)、有机质(OM)、全氮(TN)、碱解氮(AN)、pH、黏粒(clay)、粉粒(silt)、砂粒(sand)含量进行估算并对比分析,构建土壤养分含量、p H值以及机械组成含量的最优野外实测光谱估算模型。结果表明:通过MSC校正和SG-1st变换能够有效增强野外光谱特征;经SCARS选取的...     

北方半湿润地区海绵城市建设的问题与对策——以辽宁省沈阳市为例

[目的]对比中国南北方海绵城市建设差异,以沈阳市为例找出适合北方海绵城市建设的途径。[方法]通过遥感解译、空间分析以及实地访谈等方法,从降水与城市下垫面性质、海绵工程效用、海绵城市成本收益以及公众认知与参与度4个角度来分析沈阳市海绵城市的建设阻碍。[结果]沈阳市海绵城市建设中存在着不透水面激增,海绵工程匹配度低,海绵工程成本高收益缓以及公众参与度低4个方面的主要问题。[结论]海绵城市建设应该与民生工程协同推进,要在助推国家中心城市建设,吸引人口人才流入以及财富增值,拉动投资方面发挥作用,为此,要提高公众海绵城市建设的参与度,对新老城区进行差别化治理,并从政策上保障海绵工程的政府和社会资本合作(public private partnership, PPP)模式的可持续性。     

基于海绵城市建设的城市道路水土保持雨洪利用工程设计——以房山区阜盛东街新建道路为例

近几年大中城市被内涝灾害困扰,海绵城市建设势在必行。海绵城市渗、滞、蓄、净、用、排的建设理念与水土保持雨洪利用的理念相似,雨洪利用措施既可以有效缓解城市内涝,又可以缓解城市用水紧张状况。以房山区阜盛东街新建道路为例,结合海绵城市建设和城市水土保持的要求,探讨了雨洪利用措施设计,并对其效益进行了评价,以期为后期城市道路建设提供参考。     

施肥对北京山区农田地表氮磷流失的影响——以密云水库流域为例

农田非点源污染是最普遍的非点源污染类型之一,直接威胁北京市密云水库的水质状况;施用化肥是农田非点源污染物的主要来源.以北京市山区的农田化肥施用现状为基础,紧邻密云水库布设径流试验小区,种植当地的主要作物——夏玉米,设置常规(施肥)和对照(不施肥)2种处理,分析天然降雨条件下,施肥对农田地表氮和磷流失的影响.结果表明:施肥显著提高地表径流中氨态氮的浓度,但对径流硝态氮、总氮、可溶磷和总磷的影响有限;附着于泥沙上的颗粒态磷质量分数因施肥显著增加,但颗粒态氮质量分数仅在底肥施用后的首次产流中,表现出较大差异;泥沙是地表径流中氮和磷流失的主要载体,试验期间常规和对照小区,氮随泥沙流失负荷分别占氮流失总量的58.6％和53.6％,磷随泥沙流失负荷占比分别为97.2％和96.5％.研究结果可为密云水库流域农业生产管理和非点源污染治理提供参考.     

南方山丘区水源地土地利用结构对河库水质的影响——以珊溪水库流域为例

[目的]探明珊溪水库流域土地利用结构与河库水质的相关性,为南方山丘区土地开发利用和水源地保护提供依据。[方法]在库区以及河流入库点设置23个监测断面,于2017年7月及2018年1月进行实地取样监测,利用2016年TM影像数据对研究区用地类型进行划分,并通过ArcGIS水文、空间分析功能将整个流域分为8个子流域,分析每个子流域土地利用结构。选取高锰酸盐指数(COD_(Mn))、总氮(TN)、总磷(TP)、溶解氧(DO)4个水质指标分析其时空变化特征,探讨子流域不同坡度下土地利用结构对河库水质的影响。[结果]珊溪水库流域土地以林草地、耕地为主,两者面积比例总和达到80%以上。枯水期河库水质整体优于丰水期。各水质指标与林草地比例呈现负相关,而与耕地、建设用地呈正相关,丰水期土地利用结构与水质相关性相比枯水期更为明显。河库水质与不同坡度土地利用类型的相关性有差异,低坡度带(15°)COD_(Mn)与耕地比例呈显著正相关;中坡度带(15°～25°)TN,TP与林草地比例呈显著负相关,TN与耕地比例呈显著正相关。[结论]库区水体质量良好。在流域尺度上林草地和耕地是影响水体污染物浓度的主要土地利用类型。丰水期耕地是氮磷元素的主要输出源,林草地在一定程度上削减了氮磷元素的入河量,具有一定的正效应。     

环境因子对山区粮食气候产量的影响——以云南省为例

高原山区土地资源短缺、人地矛盾突出,应对气候变化的能力尤为脆弱,探讨高原山区环境因子对粮食气候产量的影响,可为山区土地资源的合理利用和保护提供科学依据。本文利用云南省各县1985-2012年平均粮食单产数据,采用生物模型Logistic函数模拟趋势产量,以计算气候产量。提取同时期气候、地形、土壤等17个环境因子,利用相关分析、冗余分析（Redundancy analysis,RDA）等统计分析方法探究环境因子对山区气候产量的定量影响。结果表明：研究区多年平均气候产量为-0.15～-0.01t·hm-2,且研究时段内呈降低趋势;气候产量与土壤全钾含量呈极显著负相关,与坡度、坡向呈极显著正相关,与其它14个环境因子无显著相关性。RDA分析结果表明,坡度、坡向、土壤碳氮比、气温、土壤pH、土壤全钾含量6个环境变量为最小解释变量组合。坡度是影响山区粮食生产的关键性环境因子之一,与粮食实际产量呈负相关,而与气候产量呈正相关。坡度单因子可解释44.62%的粮食实际产量、26.29%气候产量的变化。从研究结果看,气候产量相对较高的地区通过坡改梯、土壤培肥等手段提高粮食单产是气候变化前提下维持区域粮食生产安全的有效途径。     

黄土高原水蚀区移民受教育程度对扶贫移民效果的影响——以陕西省延长县为例

扶贫移民是解决黄土高原水蚀区生态贫困问题的有效途径之一,实践表明移民受教育程度对扶贫移民的效果有重要影响。陕西省延长县是黄土高原水蚀区扶贫移民的典型代表,选取延长县为研究案例区,在实地问卷调查和深入访谈的基础上,用数理统计方法分析了移民的受教育程度对搬迁自愿性、决策性、适应性与稳定性等移民效果的影响,结果表明:移民受教育程度与其迁移自愿性、决策性、适应性、稳定性总体上成正相关,移民受教育程度低引发搬迁自愿性不高、很难适应新环境、就业难、生活困难等许多移民问题。因此,为了达到更好的扶贫移民效果,应该强化黄土高原贫困区的基础教育、职业教育,适当提高移民政策中对受教育程度的要求,强化移民的就业技能培训。     

污灌对潮土重金属含量及分布的影响——以开封市化肥河污灌区为例

以开封市化肥河污灌区为例,研究了污水灌溉对潮土中重金属(Cd、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni和 As)含量及分布的影响。结果表明,污水灌溉已经导致了该区潮土较明显的重金属累积,其中Cd和As平均含量分别达1．70 mg/kg和26．28 mg/kg,远远超出了土壤环境二级标准值。进入潮土的重金属主要累积在潮土的耕作层,随着土壤深度的增加,重金属含量逐渐减少;相对其他重金属而言,As更易于在潮土表层滞留。污灌区潮土 Cu、As与Cd含量与距污染源距离呈线性相关。相关分析表明,污灌区土壤Cu、Zn、Pb、Ni和As含量与土壤理化性质及其他重金属含量有关,而土壤Cd和Cr含量则与其他重金属含量及土壤性质的相关性不明显。